Prakt. Met. Sonderband 52 (2018) 145 
Besonderheiten der Gefügeausbildung in additiv gefertigten Werkstoffen 
G. Ketzer-Raichle, T. Schubert, T. Bernthaler, G. Schneider 
Institut fiir Materialforschung Hochschule Aalen, Aalen Deutschland 
Zusammenfassung: 
Das teilweise oder vollstandige Umschmelzen metallischer Pulver mittels thermischem Lasereintrag 
im Pulverbett stellt eine der wichtigsten Verfahrensvarianten additiver Fertigungstechnologien dar. 
Additive Fertigung erlaubt Bauteile mit hoher Geometriefreiheit, d.h. mit komplizierten 
Hinterschneidungen, sehr dünnen Stegen oder der Geometrie folgenden inneren Kühlkanälen, die 
konventionell nicht oder nur sehr schwierig zu fertigen sind. Als Ausgangsmaterial dient ein 
rieselfähiges feines Metallpulver. Viele Reinmetalle und Legierungen lassen sich so zu innovativen 
Bauteilen verarbeiten. In diesem Vortrag soll das Selective Laser Melting (SLM) vorgestellt und die 
dabei entstehenden Gefügeausbildungen an ausgewählten Werkstoffen gezeigt werden. 
Auf den ersten Blick unterscheiden sich die Gefüge in SLM-gefertigten Bauteilen stark von denen 
in gieß- oder schweißtechnisch hergestellten Bauteilen. Bei höherer Vergrößerung wird deutlich, 
dass zum Teil Parallelen zu klassischen Gefügeausbildungen konventioneller Verfahren vorliegen, 
sich aber auch neue Phasen und andersartige Gefügeausprägungen ergeben können. In Abhängig- 
keit der verwendeten Laserparameter, in Abhängigkeit der verwendeten Werkstoffe und auch in 
Abhängigkeit von der Bau- oder Schnittrichtung sehen die Makrostrukturen additiv gefertigter 
Bauteile unterschiedlich aus. Für das Mikrogefüge dagegen spielt zum Beispiel die Schnitt- oder 
"der Pye Baurichtung keine so groBe Rolle. Durch nachfolgende Wirmebehandlung kann sich je nach 
Werkstoff und nach den Bauparametern das Gefüge nochmals stark verändern. Bei manchen 
Bauteilen verschwinden durch die Glühung nur die ausgeprägten Schichtstrukturen, aber die 
Erstarrungskörner bleiben erhalten. Liegen Verformungen im Bauteil vor, werden sogar durch 
Rekristallisation neue Körner gebildet. Manche Werkstoffe zeigen nach dem Glühen ein 
Ausscheidungsgefüge. Im Beitrag werden solche Beobachtungen am Beispiel von Aluminium, 
Reineisen, austenitischem rostfreiem Stahl und einer Dentallegierung auf Kobaltbasis vorgestellt. 
Grundlagen: 
Als Ausgangsmaterial für die Herstellung von Bauteilen mittels additiver Fertigungsverfahren dient 
ein rieselfähiges, möglichst kugeliges Metallpulver. Dafür steht heute eine große Werkstoff-Palette 
zur Verfügung; von Aluminium über Reineisen, Vergütungs- und Werkzeugstähle, rostfreie Stähle 
bis zu Titan- und Kobaltlegierungen sind geeignete Pulver verfügbar. Für die Qualität des Bauteils 
spielen Korngröße, Kornfraktionen und eine etwaige schon im Pulver vorhandene Porosität eine 
große Rolle. Außerdem zeigen die Gefüge eine empfindliche Abhängigkeit von der Qualität und 
den Eigenschaften der Pulver. Die hier untersuchten Bauteile wurden mittels Selective Laser 
Melting (SLM) hergestellt. Abbildung 1 zeigt schematisch den Aufbau einer entsprechenden 
Laserstrahlschmelzanlage. Zuerst muss ein 3D-CAD-Modell erstellt werden, welches eine exakte 
Laserstrahlpositionierung ermöglicht. Zu berücksichtigen ist dabei, dass Hohlräume im Bauteil eine 
Öffnung zur Entfernung des Restpulvers benötigen. Im Prozess wird mittels Laserstrahl jeweils eine